CN217462365U

CN217462365U - 气缸冷却结构

Info

Publication number: CN217462365U
Application number: CN202221497035.7U
Authority: CN
Inventors: 下川智史
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-06-15
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2032-06-15

Abstract

本实用新型提供一种气缸冷却结构。该气缸冷却结构包括形成在气缸体中供冷却水流动的气缸体水套、形成在气缸盖中供冷却水流动的气缸盖水套、在气缸盖的底面开口并与气缸盖水套连通的冷却水导入口、及穿透气缸盖下方的盖垫板而使气缸体水套与冷却水导入口连通的水穴，该水穴的开口面积小于冷却水导入口的开口面积；从气缸盖侧朝着气缸体侧透视时，水穴的整体与冷却水导入口的一部分相重合，并且，相对于冷却水导入口的中心，水穴的位置偏向气缸体水套的冷却水流动方向的下游侧。采用上述气缸冷却结构，能够获得较高的冷却性能。

Description

气缸冷却结构

技术领域

本实用新型涉及气缸冷却结构，特别是一种在气缸体的顶面与气缸盖的底面之间夹有盖垫板的气缸冷却结构。

背景技术

通常，车辆等的发动机中，在容置有活塞和曲轴的气缸体的顶部，安装有容置有火花塞和阀门的气缸盖。为了确保两者之间的气密性，在气缸体的顶面与气缸盖的底面之间夹有板状的盖垫板。

另外，在气缸体和气缸盖中，为了冷却因燃烧而温度升高的壁面，分别形成有供冷却水流动的水套。通常，气缸体中形成的气缸体水套与气缸盖中形成的气缸盖水套之间，通过盖垫板上形成的水穴而相互连通。并且，这种气缸冷却结构中，为了提高冷却性能，现有技术中例如通过对气缸盖水套的至少排气阀门侧采用上下两层结构、且下层的内顶面为圆锥面形状，来控制冷却水的流动。

然而，这样的现有技术的气缸冷却结构中，存在无法获得足够高的冷却性能的问题。即，现有技术的气缸冷却结构中，在发动机的气缸体、气缸盖、及盖垫板中，如果仅通过一个构件来控制冷却水的流动，则由于受到其余的构件的影响，冷却水不能按所期的方式流动，从而无法获得较高的冷却性能。

实用新型内容

针对上述情况，本实用新型的目的在于，提供一种利用气缸体、气缸盖、及盖垫板这三者之间的相关性来控制冷却水的流动，从而获得较高的冷却性能的气缸冷却结构。

作为解决上述技术问题的技术方案，本实用新型提供一种气缸冷却结构，该气缸冷却结构包括形成在气缸体中供冷却水流动的气缸体水套、形成在气缸盖中供冷却水流动的气缸盖水套、在所述气缸盖的底面开口并与所述气缸盖水套连通的冷却水导入口、及穿透所述气缸盖下方的盖垫板而使所述气缸体水套与所述冷却水导入口连通的水穴，其特征在于：所述水穴的开口面积小于所述冷却水导入口的开口面积；从所述气缸盖侧朝着所述气缸体侧透视时，所述水穴的整体与所述冷却水导入口的一部分相重合，并且，相对于所述冷却水导入口的中心，所述水穴的位置偏向所述气缸体水套的冷却水流动方向的下游侧。

本实用新型的上述气缸冷却结构中，可以为，在所述气缸体的进气阀门侧和排气阀门侧分别设置有所述气缸体水套，将所述进气阀门侧的所述气缸体水套所对应的所述水穴的中心与所述排气阀门侧的所述气缸体水套所对应的所述水穴的中心连结的线段倾斜于将所述进气阀门侧的所述冷却水导入口的中心与所述排气阀门侧的所述冷却水导入口的中心连结的线段。

或者，本实用新型的上述气缸冷却结构中，也可以为，在所述气缸体的进气阀门侧和排气阀门侧分别设置有所述气缸体水套，将与所述进气阀门侧的所述气缸体水套所对应的所述水穴的中心与所述排气阀门侧的所述气缸体水套所对应的所述水穴的中心连结的线段平行于将所述进气阀门侧的所述冷却水导入口的中心与将所述排气阀门侧的所述冷却水导入口的中心连结的线段。

另外，本实用新型的上述气缸冷却结构中，较佳为，所述气缸盖水套具有设置在相邻的所述进气阀门之间的进气阀门间水路和设置在相邻的所述排气阀门之间的排气阀门间水路中的至少任一方。

附图说明

图1是表示采用了本实用新型的实施方式的气缸冷却结构的发动机的概要立体图。

图2是从气缸盖的底面侧看到的一个第二气缸孔的示意图。

图3是从气缸体的顶面侧看到的一个第一气缸孔的示意图。

图4(a)是用于说明水穴与冷却水导入口之间的关系的示意图。

图4(b)是用于说明水穴与冷却水导入口之间的关系的示意图。

图5(a)是用于说明水穴与冷却水导入口之间的关系的示意图。

图5(b)是用于说明水穴与冷却水导入口之间的关系的示意图。

图6是沿图3中的A－A线截面的概要截面图。

图7(a)是表示变形例中的气缸体水套及其周边部分的示意图。

图7(b)是表示变形例中的气缸体水套及其周边部分的示意图。

图7(c)是表示变形例中的气缸体水套及其周边部分的示意图。

图8(a)是从变形例中的气缸盖的底面侧看到的一个第二气缸孔的示意图。

图8(b)是从变形例中的气缸盖的底面侧看到的一个第二气缸孔的示意图。

图9(a)是用于说明变形例中的水穴的示意图。

图9(b)是用于说明变形例中的水穴的示意图。

图9(c)是用于说明变形例中的水穴的示意图。

图9(d)是用于说明变形例中的水穴的示意图。

图9(e)是用于说明变形例中的水穴的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的实施方式的气缸冷却结构进行说明。

<具备气缸冷却结构的发动机>

首先，对采用了本实施方式的气缸冷却结构的发动机进行说明。图1是表示采用了本实施方式的气缸冷却结构1的发动机E的概要立体图。如图1所示，发动机E具备气缸体2、气缸盖3、及盖垫板4 等。在此，为了清楚起见，图1中省略了气缸盖3的内部结构中的一部分。

气缸体2如图1所示那样，具有多个(四个)第一气缸孔5。各第一气缸孔5是形成在气缸体2中的圆筒形状的空腔，构成气缸的下部，容置有未图示的活塞和曲轴等。这些第一气缸孔5沿着气缸列方向(气缸的排列方向)相邻配置，各自的顶部在气缸体2的顶面开口。

气缸盖3如图1所示那样，具有第二气缸孔6、进气阀门7、及排气阀门8。第二气缸孔6是形成在气缸盖3中的圆筒形状的空腔，构成气缸的上部。四个第二气缸孔6分别与四个第一气缸孔5相对应地沿气缸列方向配置，其底部分别在气缸盖3的底面开口。

进气阀门7用于调节从气缸外部导入到气缸内部的空气量。在各第二气缸孔6的顶部分别设置有两个进气阀门7，该两个进气阀门7 在气缸列方向上相隔规定间隔地配置。

排气阀门8用于调节从气缸内部排到气缸外部的排气量。在各第二气缸孔6的顶部分别设置有两个排气阀门8，该两个排气阀门8在气缸列方向上相隔规定间隔(与两个进气阀门7之间的间隔相同)、并与两个进气阀门7相向而对地配置。

盖垫板4是板状构件，夹设在气缸体2与气缸盖3之间(即，配置在气缸盖3的下方及气缸体2的上方)，用于防止燃烧的气体从气缸中泄漏。如图1所示，该盖垫板4具有第三气缸孔9。该第三气缸孔9位于气缸的中间部分，是通过将盖垫板4穿透而形成的截面为圆形的通孔。在与各第一气缸孔5和各第二气缸孔6相对应的位置，分别设置有第三气缸孔9，这些第三气缸孔9沿气缸列方向配置。

<气缸冷却结构>

气缸冷却结构1用于通过冷却水对因气体燃烧而温度升高的气缸进行冷却。图2是从气缸盖3的底面侧看到的一个第二气缸孔6的示意图。如图1及图2所示，气缸冷却结构1包括气缸体水套10、冷却水进口11、气缸盖水套12、冷却水导入口13、冷却水出口1 4、及水穴15。

气缸体水套10用于使冷却气缸体2用的冷却水在其内部流通。如图1所示，该气缸体水套10以包围着多个第一气缸孔5的状态设置在气缸体2的内部，其顶部在气缸体2的顶面开口。

图3是从气缸体2的顶面侧看到的一个第一气缸孔5的示意图。如图3所示，气缸体水套10被构成为，在靠近进气阀门7侧的进气侧和靠近排气阀门8侧的排气侧，均使冷却水沿着顺时针方向流动。

冷却水进口11是气缸体水套10的冷却水的导入口。如图1所示，该冷却水进口11是形成在气缸体2的气缸列方向的一侧的侧壁上的开口，与气缸体水套10相连通。

气缸盖水套12用于使冷却气缸盖3用的冷却水在其内部流通。如图2所示，该气缸盖水套12设置在气缸盖3的内部，包括在相向而对的进气阀门7与排气阀门8之间沿气缸列方向延伸的进排气阀门间水路16、在相邻的进气阀门7之间垂直于气缸列方向地延伸并与进排气阀门间水路16连接的进气阀门间水路17、及在相邻的排气阀门8之间垂直于气缸列方向地延伸并与进排气阀门间水路16连接的排气阀门间水路18。

冷却水导入口13用于将冷却水从气缸盖3的外部导入到气缸盖水套12中。如图1和图2所示，在气缸盖3的底面设置有多个冷却水导入口13，各冷却水导入口13分别与气缸盖水套12连通。

冷却水出口14是用于使气缸盖水套12内的冷却水排出的排出口。如图1所示，该冷却水出口14是设置在气缸盖3的气缸列方向的一侧的侧壁上的开口。该冷却水出口14与气缸盖水套12连通。

水穴15用于使气缸体2中的气缸体水套10与气缸盖3中的冷却水导入口13相连通。如图1所示，该水穴15是通过将盖垫板4 穿透而形成的截面为矩形的孔穴，其位置与气缸盖3的冷却水导入口 13的位置相对应。如图1所示，在盖垫板4上设置有多对水穴15，一对水穴15夹着一个第三气缸孔9。

另外，如图3所示，从盖垫板4侧向气缸体2侧俯视时，水穴1 5位于气缸体水套10的正上方。并且，水穴15的开口面积为冷却水导入口13的开口面积大约一半。从气缸盖3侧朝着气缸体2侧透视时，水穴15位于气缸盖水套12的正下方，即，水穴15的整体与冷却水导入口13的一部分相重合，并且，相对于冷却水导入口1 3的中心，水穴15位于下游侧(气缸体水套10内的冷却水流动方向的下游侧)。

图4(a)和图4(b)是用于说明水穴15与冷却水导入口1 3之间的关系的示意图。如图4(a)所示，将进气侧的水穴15的中心与排气侧的水穴15的中心连结的线段L1倾斜于将进气侧的冷却水导入口13的中心与排气侧的冷却水导入口13的中心连结的线段L2，线段L1与线段L2之间的夹角为角度θ。

另外，如上所述那样，水穴15被设置在气缸盖水套12的正下方。更详细而言，进气侧的水穴15设置在气缸盖水套12所包含的进气阀门间水路17的正下方，排气侧的水穴15设置在气缸盖水套 12所包含的排气阀门间水路18的正下方。

<有益效果>

下面，对本实施方式的气缸冷却结构1所获得的效果进行说明。图6是沿图3中的A－A线截面的概要截面图。如图3所示，在气缸体2的气缸体水套10的内部，冷却水在进气侧和排气侧均沿顺时针方向流动。如图2所示，在气缸体水套10中流动的冷却水的一部分经由盖垫板4上的水穴15及气缸盖3上的冷却水导入口13而流入气缸盖水套12。

本实施方式中，由于盖垫板4上的水穴15的开口面积为气缸盖 3上的冷却水导入口13的开口面积的大约一半，且相对于冷却水导入口13的中心，水穴15位于冷却水流动方向的下游侧。因而，流入冷却水导入口13的冷却水会与冷却水导入口13的下游侧壁面1 9碰撞而在冷却水中产生涡流20。与直线型流动的冷却水相比，涡流20对周围进行冷却的冷却效果更高，因而能够高效率地对气缸进行冷却。另外，在冷却水导入口13的内部，由于涡流20的一部分会剥离，所以会产生朝着与涡流20相反的方向旋转的剥离涡流21。因此，能够进一步提高气缸的冷却性能。

<变形例>

本实用新型的技术范围不为上述实施方式所限定，在不超出权利要求书界定的范围内，可进行种种变更。例如，对本实用新型的上述实施方式可进行以下变形。

上述实施方式中，如图3所示那样，在气缸体水套10中，冷却水在进气侧和排气侧均沿顺时针方向流动。但是，冷却水在气缸体水套10中的流动方向不受上述实施方式的限定，冷却水在进气侧和排气侧的流动方向可根据情况任意变更。

图7(a)～图7(c)是表示变形例的气缸体水套10及其周边部分的示意图。图7(a)所示的气缸体水套10被构成为，在进气侧冷却水沿顺时针方向流动，在排气侧冷却水沿逆时针方向流动。图7(b)所示的气缸体水套10被构成为，在进气侧和排气侧冷却水均沿逆时针方向流动。图7(c)所示的气缸体水套10被构成为，在进气侧冷却水沿逆时针方向流动，在排气侧冷却水沿顺时针方向流动。

另外，上述实施方式中，如图4(a)所示那样，将进气侧的水穴15的中心与排气侧的水穴15的中心连结的线段L1倾斜于将进气侧的冷却水导入口13的中心与排气侧的冷却水导入口13的中心连结的线段L2，线段L1与线段L2之间的夹角为角度θ。这是因为，气缸体水套10中的冷却水在进气侧和排气侧均沿顺时针方向流动的上述实施方式中，相对于冷却水导入口13的中心位于冷却水流动方向的下游侧的进气侧水穴15和排气侧水穴15夹着第三气缸孔 9在盖垫板4的短边方向上倾斜对置。但是，线段L1与线段L2之间的位置关系可相应于气缸体水套10中的冷却水的流动方向而变更。

例如，采用冷却水沿着图7(a)所示的方向流动的结构的情况下，如图4(b)所示那样，在盖垫板4的短边方向上，进气侧的水穴15和排气侧的水穴15夹着第三气缸孔9并排对置。在此情况下，将进气侧的水穴15的中心与排气侧的水穴15的中心连结的线段L 1平行于将进气侧的冷却水导入口13的中心与排气侧的冷却水导入口13的中心连结的线段L2。

另外，采用冷却水沿着图7(b)所示的方向流动的结构情况下，如图5(a)所示那样，在盖垫板4的短边方向上，进气侧的水穴1 5与排气侧的水穴15夹着第三气缸孔9倾斜对置。在此情况下，将进气侧的水穴15的中心与排气侧的水穴15的中心连结的线段L1 倾斜于将进气侧的冷却水导入口13的中心与排气侧的冷却水导入口 13的中心连结的线段L2，线段L1与线段L2之间的夹角为角度θ。

另外，采用冷却水沿着图7(c)所示的方向流动的结构的情况下，如图5(b)所示那样，在盖垫板4的短边方向上，进气侧的水穴15与排气侧的水穴15夹着第三气缸孔9并排对置。在此情况下，将进气侧的水穴15的中心与排气侧的水穴15的中心连结的线段L 1平行于将进气侧的冷却水导入口13的中心与排气侧的冷却水导入口13的中心连结的线段L2。

上述实施方式中，如图2所示，气缸盖水套12具备进排气阀门间水路16、进气阀门间水路17、及排气阀门间水路18。但是，本实用新型不局限于此，除了进排气阀门间水路16之外，气缸盖水套12只要具有进气阀门间水路17和排气阀门间水路18中的至少一方即可。图8(a)和图8(b)是从变形例中的气缸盖3的底面侧看到的一个第二气缸孔6的示意图。如图8(a)所示，气缸盖水套12可被构成为，除了进排气阀门间水路之外，只有排气阀门间水路18。另外，如图8(b)所示，气缸盖水套12也可被构成为，除了进排气阀门间水路之外，只有进气阀门间水路17。

上述实施方式中，如图3所示那样，水穴15的开口面积为冷却水导入口13的开口面积的大约一半，并且，水穴15与冷却水导入口13的靠冷却水流动方向下游侧的一半相重合。但是，水穴15的开口面积及与冷却水导入口13之间的相对位置不局限于此，可进行适当的设计变更。

图9(a)～图9(e)是用于说明变形例中的水穴15的示意图。为了易于说明，在图9(a)～图9(e)中用斜线阴影示出了水穴15的区域。如图9(a)～图9(d)所示那样，水穴15的开口面积可为冷却水导入口13的开口面积的大约1/4。另外，水穴15与冷却水导入口13的相对位置可被设定为，如图9(c)～图9(e)所示那样，在冷却水流动方向上，相对于冷却水导入口1 3的纵向中心线(垂直于冷却水流动方向的中心线)C1，水穴15 的大部分位于冷却水流动方向的下游侧；在垂直于冷却水流动方向的方向上，如图9(a)及图9(b)所示那样，水穴15整体位于冷却水导入口13的横向中心线(平行于冷却水流动方向的中心线)C 2的内侧或外侧；或者，水穴15的大部分位于冷却水导入口13的横向中心线C2的内侧或外侧。

上述实施方式中，在将盖垫板4冲压加工成所需的俯视形状的同时，形成水穴15。但是，也可以将盖垫板4冲压加工成规定的俯视形状之后，再将所形成的孔穴的一部分根据需要而堵塞以构成具有所需的俯视形状的水穴15。

Claims

1.一种气缸冷却结构，包括形成在气缸体中供冷却水流动的气缸体水套、形成在气缸盖中供冷却水流动的气缸盖水套、在所述气缸盖的底面开口并与所述气缸盖水套连通的冷却水导入口、及穿透所述气缸盖下方的盖垫板而使所述气缸体水套与所述冷却水导入口连通的水穴，其特征在于：

所述水穴的开口面积小于所述冷却水导入口的开口面积；

从所述气缸盖侧朝着所述气缸体侧透视时，所述水穴的整体与所述冷却水导入口的一部分相重合，并且，相对于所述冷却水导入口的中心，所述水穴的位置偏向所述气缸体水套的冷却水流动方向的下游侧。

2.如权利要求1所述的气缸冷却结构，其特征在于：

在所述气缸体的进气阀门侧和排气阀门侧分别设置有所述气缸体水套，

将所述进气阀门侧的所述气缸体水套所对应的所述水穴的中心与所述排气阀门侧的所述气缸体水套所对应的所述水穴的中心连结的线段倾斜于将所述进气阀门侧的所述冷却水导入口的中心与所述排气阀门侧的所述冷却水导入口的中心连结的线段。

3.如权利要求1所述的气缸冷却结构，其特征在于：

将所述进气阀门侧的所述气缸体水套所对应的所述水穴的中心与所述排气阀门侧的所述气缸体水套所对应的所述水穴的中心连结的线段平行于将所述进气阀门侧的所述冷却水导入口的中心与将所述排气阀门侧的所述冷却水导入口的中心连结的线段。

4.如权利要求2或3所述的气缸冷却结构，其特征在于：

所述气缸盖水套具有设置在相邻的所述进气阀门之间的进气阀门间水路和设置在相邻的所述排气阀门之间的排气阀门间水路中的至少任一方。